淺談城市防洪河道綜合整治在“海綿城市”建設要求下的設計特點

魯國祥，劉曉紅

（濟南市市政工程設計研究院（集團）有限責任公司，山東濟南 250101）

1 概述

“海綿城市”是指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。“海綿城市”概念是對生態系統保護與恢復、雨水資源化利用和低影響開發等生態文明建設的拓展和延伸。濟南市目前正在積極建設“海綿城市”，因此將“海綿城市”理念融匯到工程設計中是實現“海綿城市”生態文明建設的重要一環[1]。

河道綜合整治是指通過對現狀河道進行疏拓改造、截污治污、生態修復、營造景觀等一系列工程措施實現河道功能的全面提升，是“海綿城市”中城市水系建設的重要組成部分。本文引用的龍脊河具備濟南市防洪河道的主要特點：源于山區，坡勢陡峭；中游地勢變緩，穿城而過；下游平緩，匯入小清河。主河道長度約13.6 km，上下游落差達102 m，是濟南市東部城區主要的泄洪通道之一。河道綜合整治分期實施，本次工程為中下游7.9 km河道的綜合整治工程。在“海綿城市”建設要求下，該工程的設計需要兼具防洪安全、環境景觀和修復生態綜合功能[2]。

2 設計原則和思路

（1）保障防洪安全。根據《濟南市城市防洪規劃（2010年～2020年）》，龍脊河被定義為防洪河道，流域面積約48 km2，是濟南市東部城區主要的泄洪通道之一。因此，該河道綜合整治的首要任務是確保防洪安全。

（2）融入“海綿城市”要求。在河道斷面、景觀、截污等工程設計中通過滲、滯、蓄、凈、用、排等多種技術措施實現河道水系統的良性循環，恢復河道的“海綿”功能。

（3）邊坡設計多樣化。本次工程范圍主要為河道中下游，中游部分建成區空間狹小，只能形成直立式硬質護岸；下游穿越農業生產區，以自然生態斷面為主。

（4）截污、補水。貫徹濟南城市水生態可持續發展戰略，沿河建設截污管道，截流污水，并從上游補充河道水源。

（5）提升河道景觀。河道中游穿越正在規劃建設的兩大居住片區，空間條件寬裕，可結合居民親水需求沿河建設濱水自然空間和生活休閑空間，提升城市品位和周邊生活環境。

（6）修復生態系統。條件允許的河道岸線設計為生態駁岸，河底盡量不做硬化鋪砌，保持自然滲透，選擇適宜的水生或濕生植物，修復水生態。

3 防洪設計

（1）水文水力計算。根據《防洪規劃》，龍脊河為小清河支流河道，洪水計算設計雨期均采用72 h，并采用雨量代表站——韓倉站資料進行設計點暴雨量的計算，然后進行點面換算。設計凈雨計算采用降雨徑流相關法，降雨徑流關系線采用山東省水利設計院1975年分析的小清河流域山丘區降雨徑流關系線，設計雨型選用山東省水利分析的小清河雨型。洪峰流量采用《山東省水文圖集》山丘地區小匯水面積（0.1＜F＜300 km2）洪峰流量公式計算：

式中：Qm——洪峰流量,m3/s；

F——流域面積,km2；

J——平均坡度；

Ht——流域平均降水量,mm；

Rt——Ht產生的凈雨深,mm。

利用水文計算成果進行斷面設計，采用明渠均勻流流量公式進行試算確定斷面形式和尺寸。

式中：Q——斷面流量,m3/s；

C——謝才系數,m0.5/s；

R——水力半徑,m；

A——過水斷面面積,m2；

X——濕周,m；

I——河道比降；

n——糙率。

（2）護岸和邊坡設計。在設計中按照“低影響開發雨水系統”要求，通過保留自然河底，采用生態駁岸，建設下沉式綠化廣場等措施消納河道拓挖開發后的徑流增量。本次工程僅在空間狹小、無法放坡的河段采用重力式、懸臂式等硬質岸墻方案，無法開挖的河段采用樁冠梁支護方案，其余具備放坡條件的河段均采用柳木樁、生態袋、自嵌式擋墻等生態護岸和自然邊坡。河道全線生態斷面達到88%，見圖1。

圖1 典型生態斷面示意圖

4 生態景觀設計

（1）河道景觀設計。河道景觀以修復河道自然生態功能為主，濱河以植物綠化造景為主，通過和水景觀的有機結合，達到河道的景觀性、生態性和親水性。河底與邊坡形成濕生——陸生植物多層次、組團式布局的濱水自然植物群落景觀；綠化以抗性強、便于管理的鄉土樹種為主，并保證綠化的豐富度和層次性，保證樹木成活率；注重植物配置的喬、灌、地被比例，適當增加常綠及色葉樹種的比例，基本達到常綠樹種與落葉樹種數量的比例為4：6，喬木與灌木投影的比例為7：3。

（2）生態攔水壩設計。結合生態駁岸在河道中游適當位置設置疊石攔水壩，一方面可以減緩水力坡降與流速，起到緩蓄、削峰的作用，降低洪水沖刷能力；另一方面可以蓄存雨水，形成景觀水面，增加下滲，見圖2。

圖2 疊石攔水壩示意圖

（3）下沉式綠化廣場。下沉式綠化廣場兼具景觀功能和調蓄凈化雨水徑流功能（見圖3）。本工程結合主要道路節點的景觀需求和居住區游賞、休憩的需求，在河道中游建成區內設計3處下沉式綠化廣場，通過場地內的高差將其分成多層臺地式景觀樣式，下層種植耐淹性植物，廣場采用透水性磚塊鋪砌，根據不同的高度安排不同的功能，容納不同年齡的游人使用；降雨時水面上升可以增加河道局部范圍的緩蓄容積，綠地凈化雨水徑流，減少初雨污染。

圖3 下沉式綠化廣場示意圖

（4）生態濕地。河道下游穿越農業區，設計以生態自然群落式綠化形式為主，形成自然坡面綠化效果，并盡量與周邊農業用地融為一體。河道下游地下水位較高，河道內常年淌水，考慮在寬裕的河段拓挖形成生態濕地，選擇適宜的水生或濕生植物，凈化水質，恢復水生態。

5 截污設計

河道中游穿越部分老居住區，污水收集系統不健全，大量污水進入河道，破壞河道水生態。本設計結合居住區改造項目沿河兩岸建設截污管道，收集居住區污水，接入市政污水干管。根據濟南市污水專項規劃，河道附近規劃建設2座分散式污水處理站，待建成后可將污水管道接入污水處理站，出水可以用于沖洗道路、綠化灌溉或補充河道景觀水，形成良性循環。

6 立交道泵站設計

本工程將河道服務范圍內的殷陳鐵路立交道雨水泵站進行整體提升改造。由于路面塵土較多，降雨初期收集的雨水中夾雜大量懸浮物，若直接排入河道會造成污染，因此設計中除了提升泵站的設計重現期標準外，還考慮建設初雨收集處理系統。泵站設計規模2.3 m3/s，考慮將進入泵房的前200 m2初雨單獨提升進入蓄水池，其余排入河道，對收集的初雨進行沉淀和凈化處理后用于綠化灌溉和排入河道作景觀用水，蓄水池定期清掏。

7 其他設計

本工程為河道綜合整治工程，設計范圍還包括橋梁、巡河路、景觀步道等設計，在設計中盡量采用低影響設計，通過設置透水路面減少硬化、設置植物緩沖帶凈化徑流等多方面措施實現河道服務區域的“海綿”功能。

8 總結

城市水系是“海綿城市”四大系統之一，在城市排水、防洪及改善城市生態環境中發揮著重要作用，“泉城”濟南對水系建設有著更高、更迫切的要求，而河道綜合整治是濟南市水系建設的重要一環，可帶來綜合性的社會效益和生態環境效益。

[1]住房城鄉建設部.海綿城市建設技術指南——低影響卡法雨水系統構建（試行）[Z].2014.

[2]山東省革命委員會水利局.山東省水文圖集[Z].1975.